이공계 실험 | 'Engineering/신소재 공학' 카테고리의 글 목록 (2 Page) | 의약품 연구 | IT

소박한 실험 노트 - 종합편

신소재공학실험 | Silicon wafer TIP 1. Silicon의 결정구조를 이해하고 Silicon wafer의 flat zone을 확인하여 본다. 2. easy cleaving direction을 확인하고, 실제 결정구조와의 상관관계를 알아본다. Silicon Wafer Silicon Wafer는 기판을 만드는 기초소재로 고순도 실리콘을 전기로 내에서 단결정 실리콘으로 성장시킨 후 절단, 연마 등의 공정을 거쳐 생산됩니다. 단결정 실리콘 반도체의 얇은 판이고, 트랜지스터나 다이오드 등의 반도체 소자가 만들어지는 기판 1. Silicon wafer 특성 : 단결정이고 결함의 수가 매우 적고 이방성을 가지고 있다. 또한, 도핑이 가능하여 전기적 성질을 제어할 수 있다. 2. Silicon wafer의 결정 구조 : diamond 구조를 가지고.. Engineering/신소재 공학 2022. 6. 12.

주조공학실험 | Al-Mg-Si계 합금의 결정립 미세화 TIP 1. Al-Mg-Si계 합금에 Zr원소를 첨가 2. 합금의 응고과정에서 첨가량에 따른 냉각곡선을 분석하고 미세조직을 분석한다. Al-Mg-Si 합금 특징과 조직 1. 우수한 성형성과 높은 강도를 가진다. 2. 다른 알루미늄 합금에 비해 우수한 압출성, 표면처리성을 가진다. 3. 강한 가공에 견디며, 복잡한 형상의 주조를 할 때 적합하다(Si). 4. Mg과 Si를 첨가하여 강화 석출물(Mg2Si)을 형성한다. 5. 우수한 기계적 성질을 가질 수 있다 (시효경화성 특성) 실험 방법 1. 합금화 : Al - Mg – Si계 합금, Zr 첨가 2. GBF처리 : 불활성(Ar)가스 사용, 용탕내 수소 및 불순물 제거 3. 냉각곡선 분석 : Zr 첨가량에 따른 초정핵 생성온도 비교 4. 주조곡선 분석 : .. Engineering/신소재 공학 2022. 6. 11.

신소재공학실험 | 미세 조직 관찰 및 화상분석 TIP 전자현미경 중에서 재료의 표면 형상을 고배율로 관찰할 수 있는 주사전자현미경(scanning electron microscope)의 사용법과 이를 위한 시편 준비 방법, 미세조직의 화상분석 방법 등을 배운다. 플라즈마 코팅 본질적으로 Ion Beam Sputtering은 Diode Sputtering의 한 유형이다. 일반 플라즈마를 대신하여 가변적인 에너지를 갖는 넓은 이온빔 소스는 target쪽으로 가속화된 이온을 제공한다. Target과 기판은 일반적으로 평행하고 이온이 45도로 주입된다. 튕겨져 나간 target원자는 박막으로 기판 위에 증착된다. 더욱이 활동적인 배경가스를 사용하면, 반응성 이온빔 스퍼터링이 가능하다. 이 기술은 자성물질의 박막을 필요로 하는 용도에 매우 성공적이었다.(일반.. Engineering/신소재 공학 2022. 3. 23.

신소재공학실험 | Casting of Al-Si alloy. - 알루미늄 합금강 본 실험은 Al-Si 합금의 주조와 이 합금의 개질화 처리를 통해서 기공의 변화, Si plate가 합금 내에서 어떻게 변하는가를 알아 보기 위한 실험이다. 실험은 총 5번 진행 하였으며, 1번 시편은 Al-Si 합금, 2번 시편은 질소 기체로 버블링을 하고, 3번 시편은 Sr을 첨가, 4번 시편은 Fe를 첨가, 마지막으로 5번 시편은 Mn을 첨가해서 각각 600g의 잉곳을 주조 하여 시편의 조직을 관찰하고 분석 하였다. 실험 방법 1. 실험 공정 1) 전기로에 12kg의 Al-Si합금을 용해 한다.용탕 온도(770°C), 용탕 분위기 온도(760°C)(용해 작업 및 주조 작업은 위험성 때문에 실험실 조교님께서 직접 하셨음.) 2) 600g의 용탕을 금형에 주조한다.(1번 시편) 3) 남은 11400g의.. Engineering/신소재 공학 2022. 3. 1.

신소재기초실험 | 금속의 동전위 분극 시험 TIP 분극과 부식전위의 개념을 파악하고 분극곡선을 통하여 금속의 용액에서의 부식반응을 이해한다. 금속재료를 수용액 중에 넣으면 금속표면에 anode(양극, 陽極)와 cathode(음극, 陰極)가 형성되어 부식이 진행된다. 그림에서 보는 바와 같이 anode에서는 금속이 이온으로 용액으로 용출하고 cathode에서는 전자를 받아 수소환원반응(또는 산소환원반응)이 일어나 전하적으로는 양쪽이 균형을 이루게 된다. 이 경우, anode에서 일어나는 반응을 산화반응 cathode에서 일어나는 반응을 환원반응이라 한다. 또한, 이러한 산화와 환원반응이 동시에 반응함에 따라 용액속에서 금속은 전면부식이 발생하게 된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 0.1N H2SO4용액을 만든다. 2) 시편을 연마한다.(TP 3.. Engineering/신소재 공학 2022. 2. 27.

신소재기초실험 | 금속의 부식저항성에 미치는 전위 및 pH의 영향 TIP 금속의 종류에 따라 부식이 되는 성향이 다른 이유는 무엇이며 용액의 pH가 금속의 부식에 어떠한 영향을 미치는 지를 이해하고자 한다. 기전력계열(起電力系列 ; EMF Series) 물 또는 수증기 분위기에 금속이 놓였을 때 금속과 금속이온의 평형 상태에서 나타나는 전극전위를 기전력 (electromotive force)이라고 하며, 물질마다 서로 다른 값을 보이는데 이러한 전극 기전력을 표준상태에서 그 크기 순서로 나열한 것을 표준 기전력계열이라 한다(표 1). 이 계열의 하단에 위치하는 것일수록 상단에 위치하는 금속보다 이온화 경향 즉 부식 경향이 크다는 것을 의미한다. 단 기전력 계열은 표준상태의 수소의 를 기준으로 하여 이에 대한 각 환원 반응의 전위차를 표준 환원 전극전위로 나타낸다. 실험.. Engineering/신소재 공학 2022. 2. 20.

신소재기초실험 | 광학현미경에 의한 금속의 조직 관찰 TIP 1. 금속의 기계적 성질이나 특성에 영향을 주는 금속조직상의 인자로는 변태조직이외에 결정입도, 형태 및 결정들의 분포상태, 편석 등을 들 수 있다. 따라서 금속 시편을 채취하여 관찰면을 균일하게 연마하고 미세한 조직을 관찰함으로써 그 제조공정이나 열처리 과정을 알 수 있으며 기계적 성질을 예측할 수 있다. 2. 시편의 미세구조를 관찰하기 위한 시편의 Mounting, Polishing, Etching 등의 과정을 익힌다. 또한 금속의 내부조직을 연구하는 데에 가장 많이 쓰이는 현미경으로 금속입자의 크기, 모양, 배열등의 미세구조 관찰을 통해 탄소의 함량에 따른 미세구조의 변화를 습득한다. 탄소강 철과 탄소의 합금으로 0.05∼2.1%의 탄소를 함유한 강을 말한다. 용도에 따라 적당한 탄소량의 것을.. Engineering/신소재 공학 2021. 9. 15.

신소재공학실험 | ZnO 바리스터와 YSZ 나노 분말 바리스터의 정의 바리스터(Varistor)는 Variable Resistor의 약어로 인가전압에 따라 저항이 변하여 비직선적인 전압-전류 특성을 나타내며 MOV(Metal Oxide Varistor), VDR(Voltage Dependent Resistor)로 불리기도 한다. 바리스터는 보호하고자 하는 부품이나 회로에 병렬로 연결하여 과도전압이 증가하면 낮은 저항 회로를 형성하여 과도전압이 더 이상 상승하는 것을 막아준다. 실험 방법 1. ZnO계 바리스터 제조 공정 1) ZnO바리스터 - 칭량 및 볼밀(ZnO 바리스터를 고상합성법으로 합성을 진행) ① 10Φ볼 200g 5Φ볼 150g을 칭량 ② ZnO 베이스로 Bi2O3 1㏖%와 CO3O4 1/3㏖%를 첨가하여 총 30g의 분말을 만들 기 위하여 칭량.. Engineering/신소재 공학 2021. 5. 17.

신소재공학실험 | 태양전지 TIP 태양전지의 원리인 광전효과를 이해하고, pn접합에서 일어나는 과정을 분석해본다. 광원의 거리와 입사각에 따라 달라지는 I,V를 바탕으로 I-V커브, P-V커브를 그려 광전효과의 차이를 태양전지 매개변수로 분석한다. 태양전지 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 전기변환 장치이다. 그래서 배터리와는 다르게 전기를 축적하는 기능은 없다. 빛에너지를 전기에너지로 바꿀 수 있기 때문에 원자력발전소나 화력발전소로부터 전기를 생산하는 방식보다 친환경적으로 전기를 생산할 수 있다. 태양전지는 원자 수준에서 태양광에너지를 직접 전기로 변환시키는 반도체 화합물 소자이다. 사용되는 재료는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘으로 만들어진다. 태양전지는 pn접합으로 이루어진 다이.. Engineering/신소재 공학 2021. 3. 10.

신소재공학실험 | 면저항 TIP 1. 도체, 반도체의 전기적 특성을 이해하고 면저항을 측정하여 비교한다. 측정된 면저항을 비저항, 전기전도율로 변환하는 법을 익히며, 면저항과 비저항의 차이에 대해 알아본다. 2. 먼저 이 실험의 목적은 비저항, 면저항 등의 개념을 확실히 알고, 서로 다른 시편의 면저항을 측정한 후 각각의 시편의 면저항이 왜 다른지 생각해보고 어떤 재료를 사용하여 설계하고자 할 때 가장 적합한 재료를 선택할 수 있는 능력을 키우는데 목적이 있다. 면저항 전체적으로 균일한 두께를 갖는 얇은 박막에서 두께가 매우 작다면 2차원적인 면으로 생각할 수 있다. 그때 단위면적당 저항을 면저항이라고 한다. 단위는 Ω/sq 로 나타낸다. sq는 미터법이 아닌 별도의 단위로 무한대의 면적으로 해석하는 것이 일반적이다. 면저항 값.. Engineering/신소재 공학 2021. 3. 9.

신소재공학실험 | 열전대를 이용한 온도 측정 TIP 1. 서로 다른 두 종류의 금속의 기전력 발생을 이용한 온도 측정 장치(열전대)로 온도를 측정할 수 있다. 2. 열전대의 특징과 원리에 대한 이론을 습득할 수 있다. 3. 온도와 기전력 사이 관계를 이해 할 수 있다. 열전소자 크게 전기저항의 온도 변화를 이용한 소자인 서미스터, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에효과를 이용한 소자인 펠티에소자 등이 있다. 서미스터는 온도에 의해 전기저항이 크게 변화하는 일종의 반도체소자로서, 전기저항이 온도의 상승에 의해 감소되는 NTC 서미스터(negative temperature coefficient thermistor), 온도 상승에 의해 저항이 증가 하는 정온도계수.. Engineering/신소재 공학 2020. 11. 26.

신소재공학실험 | 탄소강의 조직 관찰 및 경도 측정 - 광학현미경 관측 TIP 탄소 함량과 열처리에 따른 조직변화 및 경도변화 관측. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 강의 탄소농도와 열처리 방법에 따른 미세조직과 경도변화를 알아보기 위하여 탄소함량이 각기 다른 3개의 시편을 준비한다. 2) 시편의 거친 부분을 사포를 이용하여 grinding하고 열처리 온도까지 가열 시킨 후(약 2시간) 각각 노냉, 공냉, 수냉 시킨다. (이때 열처리 온도(최소 austenite화 온도 +약 50)는 SM20C의 경우 약 890 , SM45C의 경우 약 830이다) 3) 관측할 표면을 수평이 되도록 사포를 이용하여 grinding한 후 mounting을 한다. 본 실험에서 mounting resin 응고시간은 약 2일 4) Mounting된 시편을 사포를 사용하여 연마작업(grinding) .. Engineering/신소재 공학 2020. 6. 1.

신소재공학실험 | 용접탄소강의 미세구조관찰과 경도측정 TIP 용접 탄소강을 연마, 광택연마, 부식 등의 과정을 거쳐서 미세한 조직을 현미경으로 관찰함으로써 그곳에 나타나는 상, 결정립의 형상 및 분포상태, 크기 등을 통해 금속의 재질 및 특징을 알아본다. 탄소강의 표준 조직 강을 단련하여 불림 (normalizing)처리, 즉 표준화 처리한 것을 말한다. ① ferrite : α철에 최대 0.025% 까지 탄소가 고용된 고용체이며, α고용체라고도 한다. 극히 연하고 연성이 크나 인장강도는 작고 상온에서 강자성체이다. 파면은 백색을 띠며 순철에 가까운 조직이다. ② peaelite : 탄소 0.85%의 γ고용체가 723℃에서 분열하여 생긴 ferrite와 cementite의 공석정으로 ferrite와 cementite가 layer상으로 나타나는 강인한 조직이.. Engineering/신소재 공학 2020. 5. 27.

신소재기초실험 | 탄소강(SM45C)의 경도 측정 - 철강재료 열처리에 따른 미세조직 관찰 TIP S45C탄소강의 미세조직을 관찰하기 위한 기본적인 열처리를 한 후, Polishing과 Etching을 거쳐 광학현미경을 통해 미세조직을 관찰하고 경도를 측정한다. 결과를 토대로 열처리와 미세조직 그리고 경도와의 상관관계에 대해 알아본다. 열처리 방법에 따른 미세조직 변화 1. Annealing(노냉, 소둔, 풀림) 재료를 고온으로 장시간 유지시킨 후 서서히 냉각하는 열처리를 말한다. 일반적으로 이러한 어닐링 열처리는 잔류응력의 제거, 연성, 인성의 향상, 특정한 미세구조의 형성을 위해 사용된다. 다양한 어닐링 열처리가 가능하며, 열처리의 종류는 열처리에 의한 재료의 미세구조 변화와 이에 따른 기계적 성질의 변화에 의해 구별된다. 2. Normalizing(공냉, 소준, 불림) 철 합금의 경우, .. Engineering/신소재 공학 2020. 5. 24.

신소재기초실험 | 이원계 저온 합금의 열분석 시스템 설계 TIP 1. 재료물리학, 고체화학, 고분자 화학 등의 재료분야에서 폭넓게 이용되고 있는 시차열분석에 대하여, 그 원리와 기초지식을 학습한다. 2. 본 실험에서는 융점이 낮은 이원계 합금을 직접 제조하고, 유도결합플라즈마 방출분광법(ICP-AES)을 이용하여 합금의 조성을 확인한다. 유도결합플라즈마 방출분광법(ICP-AES) 시료를 고주파유도코일에 의하여 형성된 아르곤 플라즈마에 도입하여 6,000 ～ 8,000K에서 여가된 원자가 바닥상태로 이동할 때 방출하는 발광선 및 발광강도를 측정하여 원소의 정성 및 정량분석에 이용하는 방법이다. ICP는 Ar가스를 플라즈마 가스로 사용하여 수정발진식 고주파발생기로부터 발생된 주파수 27.13MHz영역에서 유도코일에 의하여 플라즈마를 발생시킨다. ICP의 토치는 3.. Engineering/신소재 공학 2020. 5. 20.

신소재기초실험 | MOS 소자 형성 및 C-V 특성 평가 TIP MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)소자를 직접 제작하여 공정과정들을 이해하고, 그래프를 해석하며, SiO2의 두께에 따라 유전상수의 변화를 알아본다. 기상증착법(Vapor Deposition) 크게 두 가지로 분류된다. PVD(Physical Vapor Deposition)와 CVD(Chemical Vapor Deposition)다. 가스반응 및 이온 등을 이용하여 탄화물, 질화물 등을 기관(Substrate)에 피복하여 간단한 방법으로 표면 경화층을 얻을 수 있는 것으로써, 가스반응을 이용한 CVD와 진공중에서 증착하거나 이온을 이용하는 PVD로 대별되며 공구 등의 코팅에 이용된다. 이 둘의 차이는 증착시키려는 물질이 기판으로 기체상태에서 고체상태로 변태될 때 어떤 과정을 거.. Engineering/신소재 공학 2020. 5. 14.

신소재기초실험 | 탄소강의 함량에 따른 미세구조의 변화 TIP 시편의 미세구조를 관찰하기 위한 시편의 Mounting, Polishing, Etching 등의 과정을 익힌다. 또한 금속의 내부조직을 연구하는 데에 가장 많이 쓰이는 현미경으로 금속입자의 크기, 모양, 배열등의 미세구조 관찰을 통해 탄소의 함량에 따른 미세구조의 변화를 습득한다. 과공석강 서냉시 조직변화 1.2%C의 과공석강을 950℃(그림 1의 g점)에서 충분한 시간동안 유지하게 되면 공석강에서와 마찬가지로 균일한 오스테나이트로 된다. 이 강이 그림 4의 h점 온도로 서냉되면 오스테나이트 결정립계에서 초석 시멘타이트(proeutectoid cementite)가 핵생성 되어 성장하게 된다. 다시 이 강이 j점까지 냉각되는 동안에 초석 시멘타이트는 계속 성장해 가면서 오스테나이트에 있는 탄소를 고.. Engineering/신소재 공학 2020. 4. 29.

신소재기초실험 | T-T 곡선을 이용한 Pb-Sn 합금 상태도 작성 TIP 제조된 몇 종류의 Pb-Sn 합금을 고온으로 가열한(약400℃정도) 다음 냉각할 때 얻어지는 냉각곡선을 이용해서 각 합금조성별 변태점을 측정하여 Pb-Sn 2원계 합금 상태도의 윤곽을 그린다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 순금속괴(Pb,Sn)을 가열하여 적당량 용해 후 평량하기 쉽도록 잘게 나눈다. 2) Pb-Sn의 조성별 합금량이 250g이 되도록 나눈다. 3) 각각의 합금을 용해용 도가니에 넣고 가열토치로 완전히 용융할때까지 가열한다. 세라믹봉으로 수시로 용탕내를 교반하여 균일하게 녹게한다. 4) 기록계에 연결된 열전대(K형)를 용융된 합금에 담그어 그대로 냉각시키면 기록지에 자동으로 냉각곡선이 그려진다. 5) 응고완료된 시료는 재가열하여 열전대를 분리한다. [신소재기초실험]T-T 곡선을 .. Engineering/신소재 공학 2020. 4. 26.

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